作动器及其位移检测方法技术

一种作动器及其位移检测方法，其中作动器包括：缸筒；轴体，设置于缸筒内，沿缸筒轴向往复运动；轴体上设置多个螺旋槽，螺旋槽内填充导电材料，用于形成反射极；读数头，与筒体相对固定设置；读数头包括：基体，基体上设置曲面，曲面与轴体外表面贴合；发射极，设置于曲面上；接收极，设置于曲面上；容栅处理器，设置于基体上，且通过导线分别与发射极和接收极相连；其中，轴体与读数头形成容栅位移传感器，用于检测轴体的移动情况。本发明专利技术的反射极为螺旋槽，无论反射极移动到哪个位置，都能保证发射极正对着螺旋槽，螺旋槽上的残电能够及时释放，解决了残电的问题。

【技术实现步骤摘要】
作动器及其位移检测方法
本专利技术涉及液压/气压和电气控制领域，尤其涉及一种作动器及其位移检测方法。
技术介绍
专利CN110763128A公开了一种具有位移自检测功能的作动器，作动器本体自带活塞位移检测功能，不需要单立的位移传感器，具有体积小、重量轻、无损检测的特点，能够降低位移传感器占用的空间和重量，拓展了作动器的使用场合，尤其适用于体积、重量要求严格的场合。在该技术方案中，多个导电层(如图8所示)以环形阵列的方式设置在活塞杆本体上，当柔性电路板与导电层正对时，相当于对导电层充电，当柔性电路板移走后，由于导电层是独立的环形结构，残余的电量无法及时释放，会影响测量的准确性。另外，由于是环形结构，加工时难以控制多个导电层间的一致性和周期性，造成较大的累积误差，同样影响测量精度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种作动器及其位移检测方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题的至少之一。为实现上述目的，本专利技术的技术方案包括：作为本专利技术的一个方面，提供一种作动器，包括：缸筒；轴体，设置于所述缸筒内，沿所述缸筒轴向往复运动；所述轴体上设置多个螺旋槽，所述螺旋槽内填充导电材料，用于形成反射极；读数头，与所述筒体相对固定设置；所述读数头包括：基体，所述基体上设置曲面，所述曲面与所述轴体外表面贴合；发射极，设置于所述曲面上；接收极，设置于所述曲面上；容栅处理器，设置于所述基体上，且通过导线分别与所述发射极和接收极相连；>其中，所述轴体与所述读数头形成容栅位移传感器，用于检测所述轴体的移动情况。作为本专利技术的另一个方面，还提供一种采用如上所述的作动器的位移检测方法，包括如下步骤：发射极发射脉冲信号；轴体相对读数头移动；接收极接收由轴体的反射极反射的反射脉冲信号；容栅处理器基于所述接收极接收到的反射脉冲信号，得到所述轴体的位移；其中，所述位移包括轴体的轴向位移或者轴体的旋转距离。基于上述技术方案，本专利技术相较于现有技术，至少具有以下有益效果的其中之一或其中一部分：1.螺旋槽是一体结构，无论反射极移动到哪个位置，都能保证发射极正对着螺旋槽，螺旋槽上的残电能够及时释放，解决了残电的问题；螺旋槽加工相对简单，且为一刀加工；对于同一个螺旋槽，累积误差非常小，可以忽略；对于不同的螺旋槽，在一个导程的距离内，可能存在螺旋槽间距一致性差的问题，但从整个测量行程看，由于周期性，该一致性问题可以自动得到补偿，从而降低了整体的一致性误差和累积误差。2.可以根据精度和行程要求适当调整夹角θ(即螺旋槽导程)，以适应不同的测量场景，例如需要提高测量精度时，可以减小θ(增大导程)，当需要提高测量速度时，可以增大θ(减小导程)。3.同一读数头可以实现作动器的周向旋转检测功能与轴向位移检测功能，拓展了应用领域。4.该作动器集成了位移传感器，应用在作动器上，具有体积小、重量轻、无损检测的特点，能够降低位移传感器占用的空间和重量，拓展了作动器的使用场合，尤其适用于体积、重量要求严格的场合。附图说明图1是本专利技术实施例的轴体与读数头组装的立体示意图；图2是本专利技术实施例的轴体与读数头组装的侧视示意图；图3是本专利技术实施例的轴体与读数头的测量原理示意图；图4是本专利技术实施例的读数头结构剖面示意图；图5是本专利技术实施例的读数头结构正视示意图；图6是本专利技术另一实施例的轴体结构示意图；图7是θ为0°时轴体示意图；图8是θ为90°时轴体示意图。以上附图中，附图标记含义如下：1轴体11轴基体12绝缘层2螺旋槽3读数头31容栅处理器32发射极33接收极34读数头基体具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。作为本专利技术的一个方面，提供一种作动器，包括：缸筒；轴体，设置于缸筒内，沿缸筒轴向往复运动；轴体上设置多个螺旋槽，螺旋槽内填充导电材料，用于形成反射极；读数头，与筒体相对固定设置；读数头包括：基体，基体上设置曲面，曲面与轴体外表面贴合；发射极，设置于曲面上；接收极，设置于曲面上；容栅处理器，设置于基体上，且通过导线分别与发射极和接收极相连；其中，轴体与读数头形成容栅位移传感器，用于检测轴体的移动情况。在本专利技术的实施例中，其中，轴体沿缸筒轴向往复运动包括单一轴向往复运动，以及轴向往复运动的同时沿周向旋转运动。在本专利技术的实施例中，曲面与轴体外表面贴合意指相邻贴合但绝缘。在本专利技术的实施例中，螺旋槽上任一点切线方向与轴体的轴线方向夹角为θ，θ为0°＜θ＜90°。在本专利技术的实施例中，可以根据实际要求进行θ的调节。当需要提高测量精度时，θ相对小一些(即增大螺旋槽导程)；当需要提高测量速度时，θ相对大一些(即减小螺旋槽导程)。在本专利技术的实施例中，读数头上的发射极的宽度方向与螺旋槽上任一点切线方向垂直。在本专利技术的实施例中，多个螺旋槽呈阵列分布；螺旋槽的法向宽度与相邻两个螺旋槽之间的间距均相等为d。在本专利技术的实施例中，d为2.54的倍数。更为具体的，d＝2.54*k，其中k为0.5、1、2、3、4······。在本专利技术的其他实施例中，d并不局限于为2.54的倍数。但是需要结合容栅芯片的处理算法和发射极宽度进行相应调整。在本专利技术的实施例中，螺旋槽的法向上的导程大于等于发射极在螺旋槽法向上的宽度。在本专利技术的实施例中，最小螺旋槽数量n＝W/2d；其中，W为发射极在螺旋槽法向上的宽度。在本专利技术的实施例中，当轴体为导电材料时，在轴体上镀敷一层绝缘层，螺旋槽设置于绝缘层上；当轴体为绝缘材料时，螺旋槽设置于轴体上。作为本专利技术的另一个方面，还提供一种采用如上的作动器的位移检测方法，包括如下步骤：发射极发射脉冲信号；轴体相对读数头移动；接收极接收由轴体的反射极反射的反射脉冲信号；容栅处理器基于接收极接收到的反射脉冲信号，得到轴体的位移；其中，位移包括轴体的轴向位移或者轴体的旋转距离。下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明，但需要注意的是，下述的实施例仅用于说明本专利技术的技术方案，但本专利技术并不限于此。如图1、图2所示，在轴体1上设置多个螺旋槽2，整个外圆表面上的螺旋槽填充导电材料，作为反射极，与读数头3上的容栅处理器31、发射极32、接收极33联合组成容栅式位移传感器，用于检测轴体1的位移。螺旋槽2沿母线展开后的结构如图3所示，螺旋槽2的方向与轴体1的轴线方向夹角为θ。螺旋槽2与轴体1相互绝缘。在本专利技术实施例中，轴体1的材料为绝缘材料，则螺旋槽2的填充材料为导电材料。...

【技术保护点】
1.一种作动器，其特征在于，包括：/n缸筒；/n轴体，设置于所述缸筒内，沿所述缸筒轴向往复运动；所述轴体上设置多个螺旋槽，所述螺旋槽内填充导电材料，用于形成反射极；/n读数头，与所述筒体相对固定设置；所述读数头包括：/n基体，所述基体上设置曲面，所述曲面与所述轴体外表面贴合；/n发射极，设置于所述曲面上；/n接收极，设置于所述曲面上；/n容栅处理器，设置于所述基体上，且通过导线分别与所述发射极和接收极相连；/n其中，所述轴体与所述读数头形成容栅位移传感器，用于检测所述轴体的移动情况。/n

【技术特征摘要】
1.一种作动器，其特征在于，包括：
缸筒；
轴体，设置于所述缸筒内，沿所述缸筒轴向往复运动；所述轴体上设置多个螺旋槽，所述螺旋槽内填充导电材料，用于形成反射极；
读数头，与所述筒体相对固定设置；所述读数头包括：
基体，所述基体上设置曲面，所述曲面与所述轴体外表面贴合；
发射极，设置于所述曲面上；
接收极，设置于所述曲面上；
容栅处理器，设置于所述基体上，且通过导线分别与所述发射极和接收极相连；
其中，所述轴体与所述读数头形成容栅位移传感器，用于检测所述轴体的移动情况。


2.如权利要求1所述的作动器，其特征在于，所述螺旋槽上任一点切线方向与轴体的轴线方向夹角为θ，所述θ为0°＜θ＜90°。


3.如权利要求1所述的作动器，其特征在于，
所述读数头上的发射极的宽度方向与所述螺旋槽的切线方向垂直。


4.如权利要求1所述的作动器，其特征在于，多个螺旋槽呈阵列分布；
所述螺旋槽的法向宽度与相邻两个螺旋槽之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵世迁，郑会龙，张谭，康振亚，杨肖芳，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11